人类社会正面临着全球气候变暖与环境破坏的强烈冲击，一般认为，当前的全球变暖主要源于十七世纪前后开始的工业革命，而人类活动对于地球自然环境的改变则主要在近一两千年，主要是由于人口快速增长使得土地用途大量改变，导致大规模的天然植被被改造。在此之前的人类虽然也影响和改变着全球的生态环境，但总体来说是微弱的，甚至于是可以忽略的，没有产生实质性的影响。
10月29日，国际著名地学刊物《Nature Geoscience》在线发表了我校海洋与地球科学学院翁成郁教授团队题为“Anthropogenic modification of vegetated landscapes in southern China from 6,000 years ago”的研究论文。该研究对比了多个与现今温暖环境类似的间冰期中植被演变的过程，发现至少在中国华南地区，早期人类活动对于全球自然生态系统的作用被大大低估，人类其实早在至少五六千年前就实质性地改变了自然植被的演替规律与演化过程。这是在世界上首次以确凿证据揭示了早期人类对自然生态系统的强烈改变，这也意味着我们通常认为的自然环境早在五六千年前其实就可能已经被改变而并不是那么“天然”，或者说真正的天然植被早已经离我们而去了。
本研究是通过分析采自南海北部的深海沉积物岩芯中保存的由陆生植物产生的孢子与花粉而得到的结论。研究通过碳同位素测年及海洋有孔虫氧同位素的比较而确定年龄框架（图1），着重分析过去几个典型的间冰期（MIS13a，11c，9c，5e）从温度回暖冰期结束开始，到进入温暖期，再到最后经历温度下降进入下一次寒冷的冰期这一过程中，孢子与花粉所反映的植被种类的消长与演变过程，结合海洋有孔虫Mg/Ca比值所反映的海洋表层温度变化过程，发现几次温暖期都显示出相似的演变：间冰期开始期，热带针叶林成分，如Dacrydium, Dacrycarpus 和Podocarpus 及阔叶的Altingia等种类都快速扩张，温带及亚热带成分的松（Pinus）则相应减少，接近温暖期末期，松则重新繁盛，而热带成分则消减（图1，2），这一过程与海洋表层温度变化同步发展，起始发生于海表温度突破27℃后，说明了温度对它的控制作用（图1）。
图1. 各间冰期最盛期的植被与气候记录的变化系列。A: 年龄控制框架：基于18个碳同位素测年（左下黑色三角）与底栖有孔虫氧同位素曲线比较（绿十字符）B、C: 主要成分的花粉百分比曲线；D: Mg/Ca比指示的海表温度曲线：橘色箭头与星号分别指示间冰期植被的增长与消减时间； E. 石笋δ 18O 显示的亚洲季风（褐绿）与北纬65°夏至太阳辐射量；F: 南极温度异常值和CO2浓度（EPICA Dome C 冰芯）.
但是，在最近的一个温暖期（全新世，也即过去约一万年间），这一演变过程与前几个时期相比在相似中又展示了细微而明确的差异，那就是上述热带针叶成分和Altingia的扩张刚开始就被打断而转入减少，松的消减也在同期没有完全完成就开始走向恢复与发展，并很快达到高峰。这一转折发生在大约六千年前，同期正好发现有与人类活动用火密切相关的炭屑高峰值出现（图2）。过去一万年开始的这一温暖期正是人类大发展及现代文明产生与发展的时期，一般认为早期人类影响微弱，直到近一二千年，尤其是近几百年人类才真正产生实质作用。但此研究结果显示人类的实质性影响远早于过去的认识。与之相应的就是，我们近代所言的天然植被或天然生态系统，可能早已经历了人类活动的影响：包括成分与结构的改变。
图2. 花粉指示的关键植物种类或组合的丰度在不同各间冰期中的变化。纵线显示海表温度达27℃及炭屑峰值的时间。
该论文第一作者是我校在读博士研究生程仲景，通讯作者为翁成郁教授，合作者包括德国不莱梅大学Stephan Steinke和 Mahyar Mohtadi博士。该研究获得国家自然科学基金（91128211, 91028010, 41877429, 40771072，41023004)和德国教育与研究部基金 (INVERS 03G0221A and CARIMA 03G0806B)的支持。
原文链接1：https://www.nature.com/articles/s41561-018-0250-1
Anthropogenic modification of vegetated landscapes
in southern China from 6,000 years ago
Zhongjing Cheng1, Chengyu Weng1*, Stephan Steinke2,3 and Mahyar Mohtadi2
1State Key Laboratory of Marine Geology, Tongji University, Shanghai, China.
2MARUM–Center for Marine Environmental Sciences, University of Bremen, Bremen, Germany.
3Department of Geological Oceanography and State Key Laboratory of Marine Environmental Science, Xiamen University, Xiamen, China.
*e-mail: weng@tongji.edu.cn
Abstract：Vegetation dynamics during previous warm interglacial periods shed light on the human impacts on natural ecosystems during the Holocene. However, reliable terrestrial records that span such periods are rare and provide little information on regional scale. Here we present a high-resolution marine pollen record from the northern South China Sea, which reveals that during five peak interglacial periods, Marine Isotope Stages 13a, 11c, 9c, 5e and 1 (the Holocene), the vegetation successions in southern China were similar. At the beginning of each interglacial period, tropical rainforest conifers, which include Dacrydium, Dacrycarpus and Podocarpus, and associated broadleaved taxa, such as Altingia, expanded quickly at the expense of the subtropical/temperate montane conifer Pinus. Near the end of the warm periods, Pinus recovered and the tropical taxa retreated. However, the Holocene displays subtle but significant differences in which the species turnover was interrupted and the rainforest conifers did not fully expand. The Mg/Ca-based sea surface temperature record from the same site reveals that temperature was the major control of the rise and fall of the peak interglacial vegetation. However, exceptionally high charcoal fluxes during the Holocene suggest that human activities through land-use modifications completely, and possibly permanently, altered the natural vegetation trend five to six thousand years ago.
Link to the full article: https://www.nature.com/articles/s41561-018-0250-1
